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陕西奥立纬物联科技有限公司是一家以物联网技术为核心的高新技术企业,在数字化体系中,具备物联网“端、管、云、应用”的全链路建设能力,可以针对应用场景进行整体数字方案设计。

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物联网通信技术和IoT平台介绍

发布时间:2020-06-22

说起物联网,这个概念慢慢的被大众所熟知。生活中的共享单车、智能快递柜、智能穿戴、无人机等等都是物联网技术的一部分。最早期的物联网概念是在1999年提出的,当时的物联网只能依托RFID(射频识别)技术和设备,使物品之间形成信息互联。随后,物联网技术不断地发展,在全球各国都被提出,大家推断物联网将是信息技术革命的第三次浪潮。2015年,中国发布了“中国制造2025”,大力推广云计算、大数据和物联网在工业制造业领域的应用。

物联网逻辑体系

最初的物联网只是简单地连接和传输,随着架构越来越成熟、数据处理变得越来越繁重,渐渐地出现了“边缘计算”、“云边协同”这些技术词,也将物联网划分成了由云、管、端组成的逻辑体系,云上负责处理数据,管道负责传输,端处是不同的物和物或物和人,呈现数据以及交互。按照此逻辑体系可以将物联网划分为四个层次:

· 应用层:负责数据呈现以及客户交互

· 平台层:一般是云技术平台,负责设备通信管理、数据存储、业务规划等

· 网络层:也叫传输层,负责终端接入和数据传输

· 感知层:也就是传感器、视频监控负责信息收集和信号处理

如果按照垂直行业领域划分的话,物联网领域可以分为四大块:公共事业物联网、车联网、工业物联网、智慧家庭物联网。不同垂直行业由于场景和成本的不同,采用的物联网通信技术不一样。

物联网中的通信技术有哪些?

物联网的通信技术分为有线通信技术和无线通信技术。

有线通信技术

有线通信技术有以太网、RS-232、RS-485、M-Bus、PLC等,有线通信稳定性强,可靠性高。但是受限于媒介。

以太网:一种计算机局域网技术。现有局域网采用的最通用的通信协议标准,另外又细分为标准以太网、快速以太网、10G以太网。在智慧家庭物联网中,家庭路由器宽带技术涉及以太网技术。

两个通讯接口:RS-232(个人计算的接口之一,一般计算机都有两组。在监控和控制系统应用中得到普遍的应用)和RS-485(为了解决RS-232这种接口可以实现点对点通信但是不能联网的问题而发展起来的),区别在于前一个采用不平衡传输方式,即单端传输,而后者实现平衡传输,即差分传输方式。传输距离上前者只能有20米,后者可以有几十到上千米。通信数量上,前者只能一对一,后者可以同时连接128个收发器。

M-Bus:全称Meter Bus,远程抄表系统,是一种用户非电力户用仪表传输的欧洲总线标准,专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计。满足了远程供电或电子供电要求,可以在几公里的线路上连接几百个设备。

PLC:电力线通信。基于电线传播,应用场景多种多样,除了抄表(工业网关),还可以应用于家庭PC端之间的传统数据处理设备、家庭安全方面。

无线通信技术

无线通信技术现在发展的比有线通信技术稍微广泛些,无线通信技术主要分为两大类有:蜂窝移动通信技术(2/3/4G)、短距离无线通信技术(蓝牙、WIFI、ZigBee、Zwave)

蜂窝移动通信:2/3/4/5G。目前的共享单车、POS机、ATM机等都是通过GPRS(2G)技术,因为2G技术成本较低,并且传输速率在以上场景已经满足基本需求。

短距离无线通信技术:蓝牙、WIFI、ZigBee、Z-WAVE等。

——蓝牙:最初是作为RS-232的替换方案而出现的。蓝牙的容量大,适合近距离传输大文件,传输距离为10厘米到10米,最高传输速率1MPS。蓝牙速率快、低功耗、并且安全性高,但是网络节点少,不适合多点布控。

——WIFI:允许电子设备连接到无线局域网(WLAN)的技术,通常使用2.4G UHF或 5G SHF ISM的射频频段。WIFI的覆盖范围广,数据传输速率快,但是传输安全性不好,稳定性差,并且功耗略高。

——ZigBee:ZigBee是短距无线通信技术中目前应用较多的一项技术,基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议,与蜂窝移动通信不同的是,它广泛应用于工业和智慧家庭领域,简单,使用方便,工作可靠,成本价值低。移动通信网主要是为语音通信而建立的,建议一个基站需要壹佰万元人民币。而建立一个ZigBee基站只需要一千元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象(例如,其网络节点所连接的传感器直接进行数据采集和监控),还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。ZigBee适合较短距离传输,功耗低,数据速率要也较低。另外,虽然ZigBee在点对点传输距离达到几百米,但是适合在比较空旷的场景使用,不适合智能停车场景,在停车的场景中大型车辆会大大的衰弱信号。而且ZigBee对于不同芯片兼容性较差,网络较灵活,不易维护。

——Zwave:一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠的短距离无线通信技术。应用于智能家居、照明控制、智能抄表、防盗系统等应用,在室内可达到几十米,在室外可达到几百米。缺点是速率较低,芯片标准不开放。



随着物联网的发展,后面有了算是专门针对物联网传输的万物互联的LPWA技术:LPWA(低功耗广域网)通信技术应运而生,是物联网产业发展的一个新机遇。他解决了传统网络不能应对一些物联网场景的通信问题,LPWA技术中有三种方式:SigFox、LoRa、NB-IOT。

——SigFox:无线物联网专用技术,使用UNB(超窄带)技术,低功耗,低成本,传输功耗水平非常低,却还能维持一个稳定的数据连接,通常传输速率只有100bps。

——LoRa:基于开源的MAC层协议的低功耗广域网标准,超远距离无线传输方案,长电池寿命,大容量。

——NB-IOT:构建于蜂窝通信的窄带物联网,只消耗大约180KHZ的带宽,可直接部署于GAM网络、UMTS网络、LTE网络以降低部署成本,实现平滑升级。聚焦于低功耗广域网市场,覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、价格优的特点,可用于远程抄表、资产追踪、只能停车、智慧农业等。






人们常说的IOT平台是指什么?

首先看看物联网产业在发展过程中遇见了哪些挑战?

1、新业务上线周期长。IOT厂家上线的终端只能接入自己的平台,并且应用碎片化严重

2、终端传感器厂家多,使用的通信协议多,标准不统一,集成困难

3、网络连接复杂。物联网环境复杂,网络类型多,厂家开发终端需要适配很多协议,厂家进入物联网领域的门槛较高

而发展物联网,就需要一个能力开放,安全可靠的平台做解耦和支撑,统一标准,统一接入,促进物联网行业的发展。这也就使得IoT(Internet of things(IoT))平台的诞生。IOT连接平台的作用分为两块,一是终端接入解耦,开放的终端接入,降低厂家终端开发成本;第二是能力开放,开放的终端业务应用扩展,提供统一的API接口方便厂家开发应用。

关于物联网连接管理平台,有两个重要的协议:MQTT和CoAP,另外还有相类似的HTTP,平台向下会提供这三个接口,便于终端设备适配接入。

MQTT:消息队列遥测传输,基于IP/TCP,是IBM开发的一个即时通讯协议。优点:协议简单、轻量级、消息可以短至2个字节,对终端的硬件配置要求低,适用于CPU等硬件资源有限的场合,有助于降低终端成本。目前广泛应用于智慧家庭解决方案。



CoAP:受限制的应用协议。专门为资源受限制的设备通信,如传感器节点、NB-IoT/LoRa网络设计。从HTTP协议发展而来,也是采用请求、响应的工作模式。在传输层使用UDP协议,有消息重传机制。

两种协议的对比:


物联网平台主要分为四大类型:

设备管理平台:设备管家,负责硬件设备的接入、数据的收集、设备状态的监控和维护连接管理平台:负责SIM卡生命周期管理、状态监控、故障诊断等,目前是jasper和爱立信两家基本垄断了全球主要的运营商的物联网

应用使能平台:快速开发和部署IOT应用,使得最终的客户面向于给企业用户提供解决方案的开发商:

业务分析平台:做业务分析和处理,负责数据的集合、处理和分析。

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